CN104073327A

CN104073327A - 乳化切削液、切削稀释液及其制备和使用方法

Info

Publication number: CN104073327A
Application number: CN201310109866.1A
Authority: CN
Inventors: 黄东琴; 徐笑林; 文会兵
Original assignee: SHANGHAI PETROFER SPECIAL LUBRICANT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI PETROFER SPECIAL LUBRICANT CO Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-01

Abstract

本发明公开了一种乳化切削液、切削稀释液及其制备和使用方法乳化切削液。乳化切削液原料：5-15%蒸馏水，3-10%防锈添加剂，4-10%三乙醇胺，4-10%助乳化剂，3-10%长链脂肪酸，2-3%非离子表面活性剂，1-5%耦合剂，1-5%抗硬水添加剂，5-10%极压添加剂，40-60%基础油，1-2%防腐杀菌剂，0.1-2%铜、铝合金保护剂，0.5-1.0%消泡剂；乳化切削液润滑性能和清洗性能、抗硬水性能稳定，防锈性好。不含氯、二胺、亚硝酸盐及其它的硝基化合物，对环境无污染；无刺激性气味，切削粉末易于沉降，能有效延长刀具使用寿命。

Description

乳化切削液、切削稀释液及其制备和使用方法

技术领域

本发明涉及一种乳化切削液、切削稀释液及其制备和使用方法。

背景技术

在现有技术中，乳化切削液在使用前，首先要使用工业自来水稀释20～30倍，配制成工作液。为确保加工液稳定的使用性能，各切削液生产厂家对稀释水的硬度都有明确要求。行业内普遍要求稀释水的硬度不超过500mg/L。

我国地域宽广，形成了各地不同的水质情况。很多地区由于稀释水硬度过高需要用户先对工业自来水进行水质软化处理，达到硬度要求后方可作为乳化切削液的稀释水使用。这不仅增加了用户水处理设备的投资及运行费用等生产成本，也使很多中小型机加工企业对乳化切削液望而却步，转而使用污染较大的油性切削油，造成了环境污染和资源浪费。

同时，在现有技术中，各切削液生产厂家忽略了高硬度水中氯离子、硫酸根离子的累积作用，在切削液的实际使用过程中，由于氯离子、硫酸根离子的累积，使得切削液防锈性能大幅下降。

因此，需要一种适应高硬度水质的乳化切削液，不仅能有效避免切削液的分层和失效现象，也能有效防止切削液防锈性能大幅下降，使切削液的各项使用指标稳定，为客户节约大量生产成本，并且也能有效利用水资源，同时也可使项目产品在与国内外同类产品的市场角逐中更具竞争力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中乳化切削液只能针对低硬度水源，并且使用过程中由于离子累积效应引起的防锈性能下降，工作液分层、失效，金属表面腐蚀等缺陷，提供一种新的乳化切削液及其制备方法。本发明制得的切削液能够适应于高硬度水质，使工作液能在使用过程中保持稳定的乳化性能、防锈性能、冷却性能、润滑性能、清洗性能、泡沫性能。有效避免切削液的分层和失效、金属表面腐蚀或锈蚀等现象。使用周期长，对皮肤无刺激无伤害，废液不会污染环境。

发明人在研发过程中，对切削液的各种原料及其重量百分比，以及制备工艺步骤和条件进行了深入而广泛的研究，最终通过上述各因素的整体协同作用，得到了本发明的乳化切削液。

本发明的目的之一是，提供一种乳化切削液；其原料包括下述重量百分比的组分：

所述原料的质量百分比之和为100%。

本发明中，所述的防锈添加剂为本领域常规防锈添加剂。较佳的，所述的防锈添加剂为硼酸类物质和/或多元羧酸，其中，所述的硼酸类物质为硼酸酰胺、硼酸、硼酸酯，所述的多元羧酸为癸二酸；其中，所述的硼酸酯为三乙醇胺硼酸酯。更佳的，所述的硼酸类物质的添加量为3-7%。

本发明中，所述的乳化剂为本领域常规乳化剂。较佳的，所述的助乳化剂为蓖麻油酸酯类乳化剂，更佳的所述的蓖麻油酸酯类乳化剂的重均分子量为600-1500，酸值为50-80mgKOH/g。

本发明中，所述的长链脂肪酸为本领域常规的长链脂肪酸。较佳的，所述的长链脂肪酸为油酸、蓖麻油酸、妥儿油酸和二聚酸中的一种或多种。

本发明中，所述的非离子表面活性剂为本领域常规的表面活性剂。较佳的，所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；更佳的，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚的结构通式为R-O-(CH2CH2O)n-H，其中R为C₉～C₁₃的饱和碳链，n=5～9。

本发明中，所述的耦合剂为本领域常规的耦合剂。较佳的，所述的耦合剂为脂肪醇和/或脂肪醚；其中，所述的脂肪醇的结构通式为ROH，其中R为C11-C18的饱和碳链，所述的脂肪醚为二乙二醇单丁醚；较佳的，所述的脂肪醇为异构碳醇，所述的异构碳醇为异构十二碳醇，所述的异构碳醇的结构式为C12H25OH。

本发明中，所述的抗硬水添加剂为本领域常规的抗硬水添加剂。较佳的，所述的抗硬水添加剂为醇醚羧酸和/或N-辛酰基谷氨酸。更佳的，所述的醇醚羧酸的添加量为2%，所述的N-辛酰基谷氨酸的添加量为3%。

本发明中，所述的极压添加剂为本领域常规的极压添加剂。较佳的，所述的极压添加剂为含硫和/或含磷的化合物；更佳的，所述的极压添加剂为硫化矿物油和/或硫化油脂。所述的硫化矿物油和/或硫化油脂的制备方法为将硫磺与矿物油在电加热釜中加热至120-130℃，搅拌、反应2小时，硫化油脂方法相同更佳的，所述的极压添加剂的添加量为10%。

本发明中，所述的基础油为本领域常规的基础油。较佳的，所述的基础油为石蜡基矿物油和/或环烷基矿物油，其中，所述的矿物油40℃的运动粘度为5～30mm2/s。更佳的，所述的矿物油的添加量为60%。

本发明中，所述的防腐添加剂为本领域常规的防腐添加剂。较佳的，所述的防腐杀菌剂为1，3，5-三（2-羟乙基）-六氢-三嗪和/或1,2-苯并异噻唑-3-酮。更佳的，所述的防腐杀菌剂的添加量为1.5%。

本发明中，所述的铜、铝合金保护剂为本领域常规的铜、铝合金保护剂。较佳的，所述的铜、铝合金保护剂为铜保护剂和/或铝保护剂，其中，所述的铜保护剂为苯并三氮唑，所述的铝保护剂为有机膦酸酯。更佳的，所述的铜保护剂的添加量为0.1-0.3%，所述的铝保护剂的添加量为0.5-1.5%。

本发明中，所述的消泡剂为本领域常规的消泡剂。较佳的，所述的消泡剂为乳化硅油类消泡剂，所述的消泡剂为二甲基硅油。更佳的，所述的消泡剂的添加量为1%。

本发明的目的之二是：提供一种乳化切削液的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将蒸馏水、三乙醇胺、防锈添加剂混合，搅拌，加热至70-90℃，原料完全溶解后得混合液；

（2）将上述混合液降温至40℃-60℃，与助乳化剂、长链脂肪酸、与非离子表面活性剂、耦合剂、抗硬水添加剂、极压添加剂、基础油、防腐杀菌剂、铜、铝合金保护剂和消泡剂混合，搅拌至液体均匀、透明，即可。

本发明中，较佳的，步骤（1）中，所述的加热的温度为80℃，所述的搅拌的速度为200rpm，所述的搅拌的时间为30min。

本发明的目的之三是，提供上述乳化切削液的使用方法。该方法为将所述的乳化切削液与水按（1:20）-（1:30）的比例稀释，即可。

本发明的目的之四是，提供一种乳化切削稀释液。所述的乳化切削稀释液包括所述的乳化切削液和水，所述的乳化切削液和水的重量比为（1:20）-（1:30）。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明制得的乳化切削液润滑性能和清洗性能长期稳定；抗硬水性能稳定，且防锈性能好。本发明制得的乳化切削液不含氯、二胺、亚硝酸盐及其它的硝基化合物，对环境无污染；无刺激性气味，工作液对皮肤无毒害、无刺激，环保安全；优异的抗硬水能力，生物稳定性强，本发明制得的乳化切削液各项指标达到或超过GB6144-2010的有关指标，操作现场无火灾隐患，安全系数高；用于加工铝及其合金、铜及其合金、钢和铸铁等材料的零件，其优异的润滑性能、防锈性能、清洗性能和泡沫性能，切削粉末易于沉降，能有效延长刀具使用寿命。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

表1：原料来源厂家及型号

实施例1

原料：

其制备方法为：

（1）将蒸馏水、三乙醇胺、防锈添加剂混合、搅拌，并加热至80℃，原料完全溶解后得混合液；

（2）将上述混合液降温至60℃后，加入助乳化剂、长链脂肪酸、与非离子表面活性剂、耦合剂、抗硬水添加剂、极压添加剂、基础油、防腐杀菌剂、铜、铝合金保护剂和消泡剂，搅拌至液体均匀、透明，即可。

实施例2

原料：

其制备方法为：

（1）将蒸馏水、三乙醇胺、防锈添加剂混合、搅拌，并加热至70℃，原料完全溶解后得混合液；

（2）将上述混合液降温至40℃℃后，加入助乳化剂、长链脂肪酸、与非离子表面活性剂、耦合剂、抗硬水添加剂、极压添加剂、基础油、防腐杀菌剂、铜、铝合金保护剂和消泡剂，搅拌至液体均匀、透明，即可。

实施例3：

原料：

其制备方法为：

（1）将蒸馏水、三乙醇胺、防锈添加剂混合、搅拌，并加热至90℃，原料完全溶解后得混合液；

（2）将上述混合液降温至50℃后，加入助乳化剂、长链脂肪酸、与非离子表面活性剂、耦合剂、抗硬水添加剂、极压添加剂、基础油、防腐杀菌剂、铜、铝合金保护剂和消泡剂，搅拌至液体均匀、透明，即可。

对比例1

原料：

制备方法：同实施例1

对比例2

制备方法：同实施例1

对比例3

制备方法：同实施例1

对比例4

效果实施例1

表1为本发明的实施例和对比例的外观、存储安定性和可以处理的水的硬度范围的比较

其中，对比文件1和2中的方法制得的产品，构不成乳化液，不能在水中均匀分散，根本无法实现本发明的技术方案及其技术效果。

表2为本发明的实施例和对比例乳化切削液稀释后，得到5%（质量百分比）的乳化稀释液的pH值、防腐性、泡沫性防锈性、安定性的比较

由上表可知，不在本发明限定范围内的技术方案根本无法实现本发明的技术效果，如对比文件4的产品的防腐性能根本无法与本发明制得的产品相提并论，只有在本发明的原料及其重量百分比的范围内，才能实现本发明的技术方案及其技术效果。

本发明的实施例制备的切削液原液具有较大温度范围内稳定性良好，可长期保存的性能；而且，在上述原液稀释20倍后，检测数据显示，其乳化液的pH值稳定保持在9.3～9.5之间，防腐性、防锈性能、消泡性和安定性等均极佳。

Claims

1.一种乳化切削液；其原料包括下述重量百分比的组分：

所述原料的质量百分比之和为100%。

2.如权利要求1所述的乳化切削液，其特征在于：所述的防锈添加剂为硼酸类物质和/或多元羧酸，其中，所述的硼酸类物质为硼酸酰胺、硼酸、硼酸酯，所述的多元羧酸为癸二酸；其中，所述的硼酸酯为三乙醇胺硼酸酯；较佳的，所述的硼酸类物质的添加量为3-7%。

3.如权利要求1所述的乳化切削液，其特征在于：所述的助乳化剂为蓖麻油酸酯类乳化剂，较佳的，所述的蓖麻油酸酯类乳化剂的重均分子量为600-1500，酸值为50-80mgKOH/g；

和/或，所述的长链脂肪酸为为油酸、蓖麻油酸、妥儿油酸和二聚酸中的一种或多种；

和/或，所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的脂肪醇聚氧乙烯醚的结构通式为R-O-(CH₂CH₂O)n-H，其中R为C₉～C₁₃的饱和碳链，n=5～9；

和/或，所述的耦合剂为脂肪醇和/或脂肪醚；其中，所述的脂肪醇的结构通式为ROH，其中R为C11-C18的饱和碳链，较佳的，所述的脂肪醇为异构碳醇，所述的异构碳醇为异构十二碳醇，所述的异构碳醇的结构式为C₁₂H₂₅OH；所述的脂肪醚为二乙二醇单丁醚。

4.如权利要求1所述的乳化切削液，其特征在于：所述的抗硬水添加剂为醇醚羧酸和/或N-辛酰基谷氨酸；较佳的，所述的醇醚羧酸的添加量为2%，所述的N-辛酰基谷氨酸的添加量为3%；

和/或，所述的极压添加剂为含硫和/或含磷的化合物；较佳的，所述的极压添加剂为硫化矿物油和/或硫化油脂；更佳的，所述的极压添加剂的添加量为10%。

5.如权利要求1所述的乳化切削液，其特征在于：所述的基础油为石蜡基矿物油和/或环烷基矿物油，其中，所述的矿物油40℃的运动粘度为5～30mm²/s；较佳的，所述的矿物油的添加量为60%；

和/或，所述的防腐杀菌剂为1，3，5-三（2-羟乙基）-六氢-三嗪和/或1,2-苯并异噻唑-3-酮；较佳的，所述的防腐杀菌剂的添加量为1.5%。

6.如权利要求1所述的乳化切削液，其特征在于：所述的铜、铝合金保护剂为铜保护剂和/或铝保护剂，其中，所述的铜保护剂为苯并三氮唑，所述的铝保护剂为有机膦酸酯；较佳的，所述的铜保护剂的添加量为0.1-0.3%，所述的铝保护剂的添加量为0.5-1.5%；

和/或，所述的消泡剂为乳化硅油类消泡剂，所述的消泡剂为二甲基硅油；较佳的，所述的消泡剂的添加量为1%。

7.如权利要求1-4中任一项所述的乳化切削液的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的加热的温度为80℃，所述的搅拌的速度为200rpm，所述的搅拌的时间为30min。

9.如权利要求1-6中任一项所述的一种乳化切削液的使用方法，其特征在于：该方法为将所述的乳化切削液与水按（1:20）-（1:30）的比例稀释，即可。

10.一种乳化切削稀释液，其特征在于：其包括如权利要求1-8中任一项所述的乳化切削液和水，所述的乳化切削液和水的重量比为（1:20）-（1:30）。